java线程通信与同步语义实现总结

Java线程间通信与同步可以分为以数据为中心和以流程为中心两种方式。

volatile

volatile关键字可以施加在变量的定义上，保证该变量值的可见性，是线程间通信的初级方式。

给JVM的语义是，该变量的值是不确定的，线程在使用该值时，都应该读取或写入到主内存中，而不能从寄存器中读取。

synchronized

对volatile语义进行了加强，既能施加在变量上，也能施加在方法或代码块上。

施加在变量上时（不是变量声明处，而是变量使用时），保证该变量值的可见性，也能保证对该变量的原子性操作。

施加在方法上时，就属于同步语义了，施加在代码块上与施加在方法上类似，只是同步粒度减小了。

synchronized的实现使用锁实现，有可能造成死锁。

ReentranceLock

可重入锁是对synchronized的增强，增加了超时、可中断等功能。

ReadWriteLock

读写锁是对ReentranceLock锁粒度细化的结果。在实际应用中，我们总可以将访问数据的线程分为读和写两种线程，读线程之间无需同步，只要做好读与写、写与写之间的同步就够了。故而读写锁通过降低锁粒度，放开读的同步操作，能够达到提高并发的效果。

Condition

Condition也是对ReentranceLock锁粒度细化的产物。在实际应用中，我们发现能够将对数据操作的线程进行分类，在唤醒阻塞线程时，每次唤醒某个或某些类型的线程，而不是每次都唤醒全部线程，会对性能有很好的帮助（避免羊群效应）。

Condition是配合ReentranceLock使用的，跟synchronized与wait/notify类似

Semaphone

Semaphone放宽了可重入锁的语义，允许同时有指定个数的线程同时访问数据。如果指定访问个数等于1，就退化为了可重入锁，所以，可重入锁可以看成是一种特殊的信号量。

上面的几种方式都是以数据为中心而进行的通信与同步方式，下面两种是以流程为中心的两种同步方式。

CountDownLatch

开启n个线程，在这些线程全部完成前阻塞，n个线程全部完成后，继续执行，CountDownLatch就是实现了这种功能。

CyclicBarrier

n个线程，分为m个阶段，阶段内可以并行，但每个阶段终点必须同步，当全部线程都达到k阶段的终点时，才统一开始k+1阶段的工作。CyclicBarrier就是实现了这种功能。